【課題を解決するための手段】
【0005】
図1は本発明の外振り装置の概念図で側面を示したものである。この装置について以下説明する。
【0006】
この装置は、ゴム紐の捩じり部(
図1のA部)とゴム紐の捩じりの戻りによる回転運動を上下運動に変換するクランク部(
図1のB部)と、この上下運動に追随する内側の上下運動によって外側を振る外振り部(
図1のC部))から成る。
【0007】
捩じり部では、一端部を固定したゴム紐1が他端部の回転により捩じられる。ゴム紐1の両端部はクランクハンドル2とクランク3のフックに掛けられている。クランクハンドル2はクランク軸2aとクランク軸2aに平行な操作部2bとクランク軸2aと操作部2aを直角に結ぶ半径部2cから成っている。クランク3を回してゴム紐1を捩じる場合にはクランクハンドル2は仮固定され、捩じり終わった後
クランク3を固定し、クランクハンドル2の仮固定を解除してクランクハンドル2を回転させる。反対にクランクハンドル2によりゴム紐1を捩じる場合にはクランク3は固定され、捩じり終わった後クランクハンドル2を自由にするとクランクハンドル2は回転を始める。このクランクハンドル2の回転運動は以下のようにして連結材4の上下運動に変換される。
【0008】
クランク部では、連結材4がクランクハンドル2の操作部2bに回転可能に取り付けられ、捩じられたゴム紐1の戻りによりクランクハンドル2が回転すると、クランクハンドル2の回転により操作部2bが上下し、操作部2bの上下に追随して連結材4が上下する。操作部2bが上になると連結材4は上昇し(
図1の実線参照)、操作部2bが下になると連結材4は下降する(
図1の2点鎖線参照)。即ち、捩じられたゴム紐1の回転運動はクランク部で連結材4の上下運動に変換される。連結材4の上下運動は以下のようにしてアームバー5の外振り運動に変換される。
【0009】
外振り部では、連結材4の上端にアームバー5の内側端部がヒンジ4aにより回転可能に取り付けられ、アームバー5の中央部は突起軸5aによる支点で回転可能なヒンジ固定されている。連結材4が上昇するとアームバー5の外側端部が下がり(
図1の実線参照)、連結材4が下降するとアームバー5の外側端部は上がる(
図1の2点鎖線参照)。こうして連結材4の上昇下降運動はアームバー5の外振り運動に変換される。通常アームバー5の外側にはアームバー5より細い延長材6が接着固定され延長材6の外側端部は大きく上下に振られる。なお、
図1では説明の便宜上、連結材4とアームバー5が正面を向くように表している。アームバー5は実際には
図1の表示とは異なり、クランク軸2aに対し直角方向に延びるように取り付けられる。
【0010】
図2はクランク部の作用を説明するもので、
図2(a)は側面を、
図2(b)は正面を示している。捩じり部におけるゴム紐1はクランクハンドル2又はクランク3によって捩じられる。クランクハンドル2には摩擦を減少させるための球座2dが挿入されている(
図2(a)参照)。捩じられたゴム紐1の戻りによりクランクハンドル2が回転し、操作部2bは円運動をし、連結材4は上下動する(
図2(b)参照)。上下動の幅の大きさはクランクハンドル2の半径部2cの長さによる。
【0011】
図3は連結材4と外振り部の作用の説明図である。アームバー5の内側端部が連結材4の頂部にヒンジ4aにより回転可能に固定されている。アームバー5の中央部は突起軸5aによる支点でヒンジ固定されている。連結材4が上昇するとアームバー5の外側端部は下降し(
図3(a)の実線参照)、連結材4が下降するとアームバー5の外側端部は上昇する(
図3(a)の2点鎖線参照)。設置されたアームバー5に細い延長材6を接続固定することにより必要長さに調整することが出来る(
図3b参照)。延長材6が長い場合には、内側に対し外側端部が上下に大きく振れる外振り運動を呈す(
図3(b)の2点鎖線参照)。外振り構造の場合、4aの力点と5aの支点が接近しているため、外側が受ける力に対して内側の力点4aには大きな力が必要になる。このため大きな力を効率良く4aに伝達する方法が極めて重要になる。
【0012】
図4(a)はアームバー5の中央部が突起軸5aによる支点でヒンジ固定されている場合の連結材4の上昇・下降時の状態を示すものである。即ち操作部2bは、丸付き数字1→2→3→4のように回転運動をし、その時の連結材4の頂部のヒンジ4aの軌跡は、ヒンジ4aと突起軸5aの支点までの距離が一定であることから、クランクハンドル2の軸鉛直線(
図4の2点鎖線)からはみ出し、
図4(b)に示す丸付き数字1→2→3→4のような円弧状軌跡になる。
【0013】
図5(a)はアームバー5の中央部に突起軸5aを囲む横方向の遊び5bを設けて、突起軸5aを支点とした場合の連結材4の上昇・下降時のアームバー5の状態を示すものである。アームバー5は遊び5bにより突起軸5aに対し回転と左右の移動が可能となる。この場合、操作部2bの回転運動によって連結材4の頂部のヒンジ4aの軌跡は、クランクハンドル5の軸鉛直線(
図5の2点鎖線)に沿った
図5(b)に示す丸付き数字1→2→3→4のような直線軌跡になる。回転と左右の移動が可能なこの構造を以後「横移動可能なヒンジ構造」と称す。
【0014】
左右両方向に設けたアームバー5を鳥の羽ばたきのように同時に外振り運動させる場合について、
図6に示す3種類の方法を説明する。
図6はいずれもクランクハンドル2の操作部2bが最下点の時、即ち連結材4が最下降した時の連結材4とアームバー5の動作を示している。
【0015】
図6(a)はアームバー5の中央部を突起軸5aによるヒンジ構造の支点とし、アームバー5の内側端部と連結材4との連結部をヒンジ4aによる力点とする構造の場合である。
図6(a)の構造では連結材4がクランクハンドル2のクランク軸2aの鉛直線からはみ出すため(
図4(b)参照)、左右のアームバー5に対してそれぞれ別個の連結材4が必要となり、クランクハンドル2の操作部2bには2本の連結材4が回転可能に接続される。クランクハンドル2の回転に応じて2本の連結材4が上下運動する時、2本が接触し相互の摺動による摩擦が生ずる。
【0016】
特に、左右のアームバー5がその外側端部に力を受ける場合には、左右のアームバー5がクランク軸2a方向に振れ左右のアームバー5の直線性が崩れることが多いため左右のアームバー5に接続されている連結材4相互の接触は更に強くなり、外振り運動のスムーズな動きを阻害する大きな要因となる。このため、
図6(a)では連結材4とアームバー5の接合点(ヒンジ4a)を少しずらしてアームバー5の内側端部同士が重ならないように構成し連結材4の接触摩擦を減少させる工夫をしているが上述の接触摩擦の影響は避けられない。
【0017】
図6(b)は
図6(a)の支点と力点を逆にした構造、即ちアームバー5の中央部が力点で連結材4とヒンジ4aで接続され、アームバー5の内側端部を突起軸5aによるヒンジ構造の支点とする場合である。
図6(b)の構造では、2本の連結材4の力点が大きく離れているため、
図6(a)の場合に生じた2本の連結材4による接触摩擦は生じず、スムーズな外振り運動が可能である。しかし構造力学的にはアームバー5の外側に作用する外力に対し、
図6(a)に比べ力点にはより大きな力が必要で、かつ力の方向がクランク軸2aの鉛直線に対して斜めであるため更に大きな力が必要になる。このため、クランクハンドル2には大きな回転力が必要になる。即ち
図6(b)はスムーズな動作を可能にするがクランクハンドル2を回すのに大きな力を必要とする方法である。
【0018】
図6(c)は中央部に横方向の遊び5bを設けたアームバー5の中央部を突起軸5aによる横移動可能なヒンジ構造の支点とし、アームバー5の内側端部と連結材4との連結部をヒンジ4aによる力点とする場合である。
図6(c)の構造では、連結材4の頂部がクランクハンドル2の軸鉛直線に沿って上下するため(
図5参照)、1本の連結材4によって左右のアームバー5の外振り運動が可能となる。従ってクランクハンドル2の操作部2bには1本の連結材4が回転可能に接続される。
図6(c)では、連結材4が1本であるから
図6(a)のような2本の連結材4の接触摩擦は無く、又、
図6(c)では、連結材4が
図6(b)と異なりクランク軸2aの鉛直線に沿って上下するため、クランクハンドル2の力を極めて効率良くアームバー5に伝達することが出来る。即ち、
図6(c)は、クランクハンドル2の回転力を減少させずに効率的に伝達できる機能性の高いシンプルな構造といえる。